上海天文台葛健:中国已有地球2.0计划
在宇宙中如何找到下一个地球?
世界顶尖科学家论坛天文分论坛现场。
葛健分享的古人关于太空的浪漫想象。
夸父追日、牛郎织女星、瓦肯星、阿凡达星人……不论文化背景有何差异,人类对自身以外世界的好奇都是相似的。当几十亿年后的地球不再适宜人类居住,我们将何去何从?科幻作家和天文学家已经开始了下一个探索——寻找宜居的类地行星。在《星际迷航》的幻想之外,中国科学院上海天文台研究员、讲席教授葛健和他的合作伙伴们,已然开始了探索苍穹,寻觅地球2.0的工作。
日前在上海举行的顶尖科学家天文分论坛——科学引领天文变革论坛上,葛健描绘了他的地球2.0探索蓝图。“自从400年前伽利略发明了天文望远镜,人类就开始了太空观测和探索,搜寻地球2.0和地外生命,但到目前为止,还没有找到。未来我们可以用更先进的技术发现可能存在的地球2.0,甚至生命迹象,巨大的宇宙空间等待我们去探寻,我希望有更多的年轻人加入太空探索的接力。”
作为世界顶尖科学家论坛的嘉宾,葛健还参与了和中国顶尖中学学生的互动。其间,就科学传播问题,葛健与华西都市报、封面新闻记者进行了对话。
至少目前地球是孤独的
“目前,我们还无法回答宇宙中是否有生命的问题。”在演讲中,葛健展示了一张图,“我们可以非常清晰地看到,把所有已知行星的质量和轨道周期放在一张图上,这个图中还没有发现地球2.0,地球是孤独的。”
“从我们的祖先开始,就一直想象在太空中有生命,古人因为天气炎热而认为是太阳中的‘金乌鸟’作怪,所以就有了后羿射日的传说。古人看到天空中梭子形状的星座,就想象天上有一位美丽的仙女在织布,后来又发现这个星座中一颗星星消失了,于是就想象‘她’下凡了……”
视角回到现代,科学家已经了解到人类面临再找一个地球的挑战,但是如何去找?
20世纪70年代,美国航空航天局发射了海盗号探测器,用以探测火星上是否存在生命;20世纪90年代末,美国航空航天局发射火星探路者探测器,从它拍回的照片可以看到,火星的日落看上去就像电影《星球大战》中塔图因星球上的沙漠。2009年,美国开始执行开普勒计划,以寻找外太空中类太阳恒星周围的宜居类地行星;在2020年,中国向火星发射了天问一号……
无数已知的图景,让人类更加向往窥探宇宙的奥秘,其中就包含了探寻与地球类似的行星。
通过恒星亮度的变化探测地球2.0
或许未来,我们可以坐在一颗绕着红矮星的宜居行星上,看满天红霞,“想象这是度蜜月或者过情人节最浪漫的地方。”探索系外行星,葛健是“地球2.0”科学卫星研究项目创始人和首席科学家。
这个新的太空任务,称之为地球2.0计划,或者ET任务,“该计划由6台28厘米宽视场凌星望远镜和一台35厘米微引力透镜望远镜组成,凌星望远镜的视场为550平方度,是2009年美国航空航天局开普勒计划卫星视场的5倍,4年时间内,它将监测超过120万颗类似于太阳的恒星,以探测地球2.0的存在。”葛健说。
如何执行地球2.0计划并实现科学目标?葛健介绍,ET任务望远镜将被部署在距离地球约150万公里的拉格朗日L2轨道。6架望远镜将通过观测指定天区中的恒星来搜寻类地行星,包括地球2.0。一旦地球2.0经过一颗类似太阳的恒星前方,它将使恒星的光变暗约万分之一,这样,科学家就能通过恒星亮度的微弱变化来探测地球2.0。他预测,经过四年的连续观测,地球2.0的信号将得以确认。
预计4年内取得突破性成果
ET任务望远镜选择了L2拉格朗日轨道,它与地球一起围绕太阳运行。每三个月,ET任务望远镜会绕着它的轴旋转90度来调整姿态。预计在4年内,将发现10多颗地球2.0行星,取得突破性成果。葛健透露,ET任务还将探测到大约5000颗类地行星,这是已知样本的14倍,以及大约3万颗各种类型的系外行星,是目前总数的6倍。这个样本将被用来确定不同类型行星的出现率,为研究行星和行星系统的形成和演化机制提供至关重要的数据。
“在2032年,我们希望能够完成ET计划,并且在类太阳恒星周围看到十多个地球2.0的候选者,我们可以通过对这些候选者开展后随观测获得它的大气光谱,从而研究它们的化学成分和可能的生物特性,以寻找这些地球2.0上可能存在的生命。”葛健说,“宇宙已经137亿岁了,地球46亿岁,而人类发明望远镜技术才400多年,具有搜寻地球2.0的技术能力才10多年,搜寻地球2.0才刚刚开始。我们有足够的时间来寻找地球2.0和它们上面的潜在生命。”
对话
创新教育最需要培养好奇心
记者:
对参与世界顶尖科学家论坛T论坛的年轻中学生,你怎么评价?
葛健:
我注意到这些上台作报告的学生,不少人有真正的热爱。一些人从生活中的实际问题出发进行研究,比如有人研究在海边盐碱地种植作物。我希望看到中国学生对实际问题越来越感兴趣,从而带动科技创新。
记者:
如何在生活中找到实际问题?
葛健:
不要整天做题目,要动手,把时间用到实践中,哪里有需求哪里就有发明创造。教育一定要多元化,让孩子对各种各样的事情都要有兴趣。做你感兴趣的事情,科学研究、打篮球、艺术等等。我们的文化要能够接受行行出状元。就是在飞机场做清洁工,也要把机场变成世界上最干净的机场。
记者:
我们注意到,随着航空航天事业的发展,不少青少年都对天文学产生了浓厚的兴趣。
葛健:
浩瀚的宇宙带给我们无穷的想象和无穷的希望,我们可以把空间和天文知识带入孩子的研究中,但是不一定要求他们都成为天文学家,了解天文知识最重要的是培养想象力。马斯克不是学天文的,但是他对太空充满好奇并希望把部分人类送往火星,于是就有了他研制可回收火箭和电动车的技术方向和动力。
记者:
你觉得创新教育,最需要培养的青少年的品格是什么?
葛健:
好奇心。我们小时候都好奇,有好奇心才有想象力。很多父母希望孩子乖、听话,这反而不利于好奇心的养成。要走向原始创新强国,就要从培养好奇心开始。参与科学研究不能只以得奖为目的,而是要享受过程。只有在反复探索过程中才能强化坚韧的意志力,在研究过程中才能找到持续的“乐趣”。如同每个诺贝尔奖的获奖领域,都是某个领域的制高点,这些都是科学家有了真正的兴趣,并持续很多年做下去的结果。更多的问题,带来更多的创意。了解为什么要做这件事情,这就是好奇心的原动力。
记者:
如何让优质的科学教育资源辐射到更广泛的地区,比如中西部?如何让更多的人找到科学资源?
葛健:
希望有了发达地区的示范后,科学资源向内地辐射延伸。我认为整个民族科学的觉醒,需要机制的转变。比如科学家在申请科研基金或者经费的时候,能够匹配一定的科普经费,鼓励科学家做科普、给青少年提供参与科学实验,走进科学家实验室的机会,对这些为国家培养后备科学力量的科学家需要激励。
华西都市报-封面新闻记者张峥吴德玉
图片除署名外均据顶科论坛主办方